熱控相變材料熔滲納米多孔陶瓷的研究的開題報告

熱控相變材料熔滲納米多孔陶瓷的研究的開題報告【開題報告】一、背景和意義熱控相變材料（PCMs）是一種具有特殊物理化學(xué)性質(zhì)的新型材料，能在溫度變化時進行相變，釋放或吸收大量的潛熱。因此，這種材料廣泛應(yīng)用于能量存儲、溫控領(lǐng)域和太陽能利用等方面，具有很高的研究和應(yīng)用前景。然而，由于PCMs的熱傳導(dǎo)性差，在實際應(yīng)用中存在一些問題，如熱穩(wěn)定性不佳、循環(huán)穩(wěn)定性差等。針對這些問題，研究人員通過改善材料的表面和結(jié)構(gòu)，提高其性能，使其在應(yīng)用中表現(xiàn)更為優(yōu)異。多孔陶瓷材料是一種結(jié)構(gòu)獨特、具有優(yōu)異物理化學(xué)特性的新材料，其表面積大、孔隙率高，能提高材料的熱傳導(dǎo)性、穩(wěn)定性等。因此，熔滲PCMs到多孔陶瓷中，有望提高PCMs在能量存儲和溫控領(lǐng)域中的應(yīng)用效果。二、研究目標(biāo)本研究旨在通過熔滲方法制備PCMs嵌入多孔陶瓷中，探究其結(jié)構(gòu)特征和物理化學(xué)性能，并評估其在能量存儲和溫控領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。具體目標(biāo)包括：1.合成多孔陶瓷材料，并評估其物理化學(xué)性質(zhì)；2.選擇合適的PCMs，并通過熔滲方法將其嵌入多孔陶瓷中；3.分析不同PCMs濃度及不同多孔陶瓷結(jié)構(gòu)對熱傳導(dǎo)性能的影響；4.對制備的材料進行熱穩(wěn)定性和循環(huán)穩(wěn)定性測試；5.評估所制備材料在能量存儲和溫控領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。三、研究方法和技術(shù)路線1.合成多孔陶瓷材料采用溶膠凝膠法制備多孔陶瓷材料。具體方法如下：1）將SiO2和Al（OH）3混合，并用乙醇和水調(diào)節(jié)pH值至2左右，形成膠體；2）加入PEG和疏水劑PPG，形成乳膠體系；3）將乳膠混合至一定比例后，前驅(qū)體形成凝膠；4）將凝膠在空氣中自然干燥，形成多孔陶瓷；5）將多孔陶瓷在溫度為700~900℃下燒結(jié)。2.熔滲PCMs到多孔陶瓷中采用真空浸漬和壓力浸漬兩種方法將PCMs嵌入多孔陶瓷中。具體方法如下：1）將PCMs和溶劑混合，形成混合物；2）將多孔陶瓷放置于混合物中，在真空或壓力下將PCMs熔滲到多孔陶瓷中；3）將浸漬后的多孔陶瓷在常溫下自然風(fēng)干。3.測試材料的性能對所制備的材料進行下列測試：1）掃描電子顯微鏡（SEM）測試材料的形貌和孔隙結(jié)構(gòu)；2）熱重分析（TGA）測試熔滲PCMs多孔陶瓷的熱穩(wěn)定性；3）差示掃描量熱法（DSC）測試不同PCMs濃度和不同多孔陶瓷結(jié)構(gòu)對熱傳導(dǎo)性能的影響；4）溫度循環(huán)測試材料在循環(huán)中的穩(wěn)定性。四、預(yù)期成果本研究預(yù)期通過熔滲相變材料到多孔陶瓷中，制備出具有優(yōu)異物理化學(xué)性質(zhì)的新材料，從而提高PCMs在能量存儲和溫控領(lǐng)域中的應(yīng)用效果。同時，本研究將對不同PCMs濃度和不同多孔陶瓷結(jié)構(gòu)對材料熱傳導(dǎo)性能的影響進行探究，為相變材料的材料設(shè)計和合成提供理論依據(jù)。五、工作計劃第一年：1.設(shè)計實驗方案，完成多孔陶瓷的合成；2.合成PCMs；3.采用真空和壓力浸漬方法將PCMs熔滲到多孔陶瓷中，制備出不同濃度和不同多孔陶瓷結(jié)構(gòu)的材料；4.測試材料的孔隙結(jié)構(gòu)和形貌。第二年：1.對熔滲的多孔陶瓷材料進行熱穩(wěn)定性測試；2.利用DSC測試不同PCMs濃度和不同多孔陶瓷結(jié)構(gòu)對熱傳導(dǎo)性能的影響。第三年：1.進行溫度循環(huán)測試，評估材料的循環(huán)穩(wěn)定性；2.分析結(jié)果，撰寫論文，完成畢業(yè)設(shè)計。六、參考文獻[1]Dai,Y.,Hao,Y.,Jiang,M.,etal.(2019).DesignandApplicationofMicroencapsulatedPhase-changeMaterialsinEnergy-EfficientBuildings.ConstructionandBuildingMaterials,206,457-466.[2]Zhao,C.Y.,Lu,W.,&Tian,Y.(2015).ReviewonThermalEnergyStoragewithPhaseChangeMaterials(PCMs)inBuildingApplications.AppliedEnergy,161,298-310.[3]Bi,Z.,Chen,B.,Lin,Y.,etal.(2017).AReviewofAdvancesinThermalConductivityEnhancementofPhaseChangeMater